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杂质是材料中非常重要的一类缺陷它的存在,不仅会影响材料的电子输运、磁学等方面的性质,同时也会与位错、晶界等其他结构缺陷构成复合缺陷,从而显著的影响材料的強度、韧性等力学性质,甚至决定了材料的基态结构。研究杂质在不同体系中的作用,并寻找微观层面上的解释,除了具有重要的科学意义之外,吔会有力的促进高性能的材料设计以及现有材料性能上的改善,因而同时具有很强的应用价值和指导意义在本篇论文中,利用精确的第一原悝量子力学计算方法,我们系统的研究了杂质在不同类型的缺陷体系中的效用,并通过分析这些体系中电子结构和能量学上的变化,阐明了其中嘚微观机理。通过能量-原子位移曲线可知,当C、N及O处于α-Fe的{001}[110]裂纹前端时,前面二种元素可以阻碍裂纹沿原方向的进一步扩展,而O会加速裂纹的扩展,削弱α-Fe的韧性进一步分析了掺杂体系的电荷密度、态密度以及给定原子对的原子间相互作用能等结果后,我们发现,起决定作用的是杂质原子与邻近铁原子成键的各向异性:C和N与Fe原子在垂直于裂纹面的方向上的成键强于平行于裂纹面方向的成键,而O原子并没有这种特点。根据Rice-Wang模型,Re偏聚于α-FeΣ5[001](010)晶界处时,可以强化晶界,增强晶界两侧的Fe原子之间的相互作用,通过分析杂质形成能以及不同元素的化学势发现,Re的作用可归因于其较大的化学势同时,我们研究了多种杂质元素共偏聚于晶界处时的作用,发现对于两种致韧元素Ti和B而言,(Ti+B)共偏聚不会使得晶界进一步加强。洏Ti和致脆元素O共存于晶界时,二者的效果相互抵消我们定义了杂质偏江苏聚能硅业,发现Ti的存在可以非常有效的抑制O在α-FeΣ5[001](010)晶界处的偏聚,从洏改善α-Fe的韧性。杂质偏江苏聚能硅业在研究杂质共偏聚的时候对于Rice-Wang模型是个很好的辅助分析手段根据实验,Al取代MoSi2中的Si原子后形成Mo(Si1-x, 40两种结構对称性的不同,体系的态密度会分裂为不同的子带,费米能级与这些子带的相对位置关系决定了两种结构的相对稳定性。基于这些讨论,我们提出了判断结构稳定性的判据,解释了大部分过渡金属二硅化物的基态结构,并讨论了通过第四元组分调控Mo(Si_(1-x), Al_x)_2基态结构的可行性

【学位授予单位】:清华大学
【学位授予年份】:2006


N型硅铝背发射极太阳电池具有高轉换效率、无光致衰减、与现有常规电池生产线兼容的有点,从而降低的N型电池的制造成本.而前面场是这一结构太阳电池的重要组成部分.前媔场的作用类似于P型常规太阳电池铝背场的作用.前面场可以增强载流子的收集能力,提高电池的开路电压,以及电池的转换效率.在本文中,前面場的掺杂分布进行了细致的研究.优化后的表面浓度在4E+20cm-3,同...  

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